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激光脈沖來測量物體與鏡頭間的距離

發布時間:2020/8/20 21:42:35 訪問次數:5692

智能校正技術(Smart Correction),對發光系統實現動態可控可調,使ToF性能大幅提高。據了解,這一技術會將ToF發光系統端的多個分離芯片集成到一起,并對ToF進行溫度補償,維持溫度變化時傳感器的準確度。

全球傳感器廠商都在爭搶ToF市場的蛋糕,三星從去年開始就已經在自家的旗艦機型上安裝ToF傳感器,意法半導體也推出了自己的FlightSense™ ToF傳感器產品線,國內也有靈明光子這樣的后起之秀。靈明光子聲稱面向消費電子的dToF單光子成像陣列(SPADIS)也于今年第二季度開始出貨,未來隨著3D集成的發展,dToF也有望達到iToF的像素水平。

考慮到對成本的控制和制造工藝難度上的原因,在未來的一段時間內iToF的產品依然將占據主流市場,并以達到VGA以上的像素為主。正是因為dToF的復雜程度和成本致使目前市場普及率不高,但在部分追求高精度的應用上依舊無法替代。再者我們已經看到了高度集成的趨勢以及該方法的優勢,未來dToF勢必會逐步走向中端甚至是低端應用,同時兼具ToF的精度和像素。


ToF與傳統的超聲波、紅外三角測量、激光相比有著不小優勢。不僅支持高讀取頻率和遠距離測量,同樣可以確保眼部保護以及多個傳感器的混用,更重要的是不受環境光的影響。

ToF攝像頭是利用ToF測距法實現范圍成像的產物,通過發射激光脈沖來測量物體與鏡頭間的距離。ToF技術本身也分為兩種,一種是直接測量飛行時間的dToF,另一種是測量相位偏移的iToF,而后者還可以分為pToF(脈沖ToF)和cwToF(連續波ToF)等方法。

與dToF相比,iToF系統集成難度低,但其精度也隨之降低,并會隨著距離增加持續降低。因此出于對測量距離與精度的要求,往往車載激光雷達中更常用dToF技術。

傳統的ToF攝像模組分為五個部分:發光單元,光學元件,圖像傳感器,驅動器件與接口。其中發光單元往往會出于可見性的考量而選擇紅外光。

英飛凌針對ToF圖像傳感器推出了自己REAL3™傳感器,其中IRS2381C是專門針對消費級手機應用所研發的。早在IRS2381C基于高成本效益的標準英飛凌CMOS技術,目前已經入量產階段。該傳感器的高性能像素陣列對940nm紅外光高度敏感,因此可以提供難以匹敵的室外表現。最高性能的像素陣列可達到224 x 172像素(38k),微透鏡下可實現14μm的像素間距,同時該傳感器支持背景光抑制(SBI),在強日光下每個像素都可以做到20倍的動態擴充。在4.4 x 4.8 mm的極小尺寸下,該傳感器非常適合AR、計算機攝影、3D掃描重構等后置攝像頭應用,也可用于安全的面部識別和自拍等場景。

消費級ToF傳感器外,英飛凌還推出了針對汽車應用的3D ToF傳感器,作為XENSIV™傳感器產品線的一份子,同時也是符合車規標準的REAL3™傳感器。這款封裝為LFBGA-84的ToF傳感器CIF分辨率達到352 x 288(約100k像素),還運用了擴頻時鐘技術(SSC)避免其它紅外設備的干擾,并已通過AEC-Q100 grade 2認證。這款汽車ToF傳感器更適合車內的應用場景,比如對乘客的艙內感知和駕駛者的手勢控制等。


索尼自然不免要在ToF市場分一杯羹,事實上索尼的ToF產品在各大市場的占有率也是難以撼動的。索尼于2015年收購了比利時廠商Softkinetic,正式進入ToF市場,并在2017年將其改名為索尼深度感知部門。索尼結合ToF技術和自研的背照射CMOS技術推出了DepthSense ToF傳感器產品線,應用于手機、汽車、人機交互、機器人、游戲和物聯網等市場。

(素材來源:eccn.如涉版權請聯系刪除。特別感謝)



智能校正技術(Smart Correction),對發光系統實現動態可控可調,使ToF性能大幅提高。據了解,這一技術會將ToF發光系統端的多個分離芯片集成到一起,并對ToF進行溫度補償,維持溫度變化時傳感器的準確度。

全球傳感器廠商都在爭搶ToF市場的蛋糕,三星從去年開始就已經在自家的旗艦機型上安裝ToF傳感器,意法半導體也推出了自己的FlightSense™ ToF傳感器產品線,國內也有靈明光子這樣的后起之秀。靈明光子聲稱面向消費電子的dToF單光子成像陣列(SPADIS)也于今年第二季度開始出貨,未來隨著3D集成的發展,dToF也有望達到iToF的像素水平。

考慮到對成本的控制和制造工藝難度上的原因,在未來的一段時間內iToF的產品依然將占據主流市場,并以達到VGA以上的像素為主。正是因為dToF的復雜程度和成本致使目前市場普及率不高,但在部分追求高精度的應用上依舊無法替代。再者我們已經看到了高度集成的趨勢以及該方法的優勢,未來dToF勢必會逐步走向中端甚至是低端應用,同時兼具ToF的精度和像素。


ToF與傳統的超聲波、紅外三角測量、激光相比有著不小優勢。不僅支持高讀取頻率和遠距離測量,同樣可以確保眼部保護以及多個傳感器的混用,更重要的是不受環境光的影響。

ToF攝像頭是利用ToF測距法實現范圍成像的產物,通過發射激光脈沖來測量物體與鏡頭間的距離。ToF技術本身也分為兩種,一種是直接測量飛行時間的dToF,另一種是測量相位偏移的iToF,而后者還可以分為pToF(脈沖ToF)和cwToF(連續波ToF)等方法。

與dToF相比,iToF系統集成難度低,但其精度也隨之降低,并會隨著距離增加持續降低。因此出于對測量距離與精度的要求,往往車載激光雷達中更常用dToF技術。

傳統的ToF攝像模組分為五個部分:發光單元,光學元件,圖像傳感器,驅動器件與接口。其中發光單元往往會出于可見性的考量而選擇紅外光。

英飛凌針對ToF圖像傳感器推出了自己REAL3™傳感器,其中IRS2381C是專門針對消費級手機應用所研發的。早在IRS2381C基于高成本效益的標準英飛凌CMOS技術,目前已經入量產階段。該傳感器的高性能像素陣列對940nm紅外光高度敏感,因此可以提供難以匹敵的室外表現。最高性能的像素陣列可達到224 x 172像素(38k),微透鏡下可實現14μm的像素間距,同時該傳感器支持背景光抑制(SBI),在強日光下每個像素都可以做到20倍的動態擴充。在4.4 x 4.8 mm的極小尺寸下,該傳感器非常適合AR、計算機攝影、3D掃描重構等后置攝像頭應用,也可用于安全的面部識別和自拍等場景。

消費級ToF傳感器外,英飛凌還推出了針對汽車應用的3D ToF傳感器,作為XENSIV™傳感器產品線的一份子,同時也是符合車規標準的REAL3™傳感器。這款封裝為LFBGA-84的ToF傳感器CIF分辨率達到352 x 288(約100k像素),還運用了擴頻時鐘技術(SSC)避免其它紅外設備的干擾,并已通過AEC-Q100 grade 2認證。這款汽車ToF傳感器更適合車內的應用場景,比如對乘客的艙內感知和駕駛者的手勢控制等。


索尼自然不免要在ToF市場分一杯羹,事實上索尼的ToF產品在各大市場的占有率也是難以撼動的。索尼于2015年收購了比利時廠商Softkinetic,正式進入ToF市場,并在2017年將其改名為索尼深度感知部門。索尼結合ToF技術和自研的背照射CMOS技術推出了DepthSense ToF傳感器產品線,應用于手機、汽車、人機交互、機器人、游戲和物聯網等市場。

(素材來源:eccn.如涉版權請聯系刪除。特別感謝)



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